¿Alguna vez te has preguntado cómo clasificar los diferentes materiales utilizados en ingeniería? Descubre en este artículo todas las categorías y propiedades que conforman la clasificación de materiales de ingeniería. Desde metales hasta polímeros, te explicaremos todo lo que necesitas saber para entender la importancia de elegir el material adecuado en cada proyecto. ¡No te lo pierdas!
Un material de ingeniería es un material que se utiliza para fabricar o construir algo de importancia funcional. El término “Ingeniería” proviene de la palabra latina “Ingenium”, que significa “Conocimiento”. Por lo tanto, los materiales de ingeniería son los materiales que se utilizan para hacer algo mediante la aplicación del conocimiento para realizar una función específica. Por lo tanto, todos los materiales que buscamos no son más que materiales de ingeniería.
Cada material tiene sus propias propiedades distinguidas como resistencia, dureza, elasticidad, punto de fusión, punto de ebullición, etc. El conocimiento de estas propiedades se aplica para seleccionar un material adecuado para cualquier trabajo de ingeniería. Si un solo material no puede proporcionar el resultado requerido, se tiene en cuenta una mezcla de dos o más de estos materiales para obtener los resultados deseados.
Un ejemplo de material de ingeniería es el acero, que se utiliza en muchas aplicaciones, como la construcción de edificios, vías férreas e incluso líneas de transmisión de alta tensión. El cobre es uno de los materiales de ingeniería más importantes que se utiliza en la fabricación de máquinas eléctricas y electrodomésticos. La selección de un material particular para un propósito particular depende de sus diversas propiedades, disponibilidad y costo.
La clasificación de los materiales de ingeniería se puede realizar principalmente en función de las propiedades físicas del material, su composición química y la capacidad de conducción de calor y electricidad.
Las propiedades físicas nos dan una idea de la naturaleza externa del material, como el peso que puede soportar, elasticidad y resistencia a la tracción del material, si el material es dúctil y maleable o no, etc.
La composición química nos dice qué tiene el material a nivel molecular o atómico. Esto nos ayuda a decidir qué material se puede mezclar con el material dado para obtener el resultado deseado. Un material que contiene hierro es propenso a oxidarse y para evitar que el material se oxide necesitamos saber la cantidad de hierro que tiene el material para poder tomar medidas correctivas.
La capacidad de conducción de calor o electricidad nos informa sobre el nivel de calor que un material puede soportar sin derretirse. Esto es importante en el caso de electrodomésticos o máquinas que se espera que funcionen las 24 horas del día sin fugas térmicas.
Clasificación de materiales de ingeniería
Los materiales de ingeniería se pueden clasificar como
- Rieles
- no metales
- metaloides
Rieles
Los metales son una categoría de materiales de ingeniería conocidos por sus propiedades específicas. Los metales son de naturaleza sólida a temperatura ambiente (excepto el mercurio, que se considera un metal líquido), tienen una forma regular, tienen una alta conductividad eléctrica y térmica, son de naturaleza dúctil y maleable, etc. Los metales tienen una superficie reflectante.
Ejemplos de metales: Aluminio, cobre, hierro, oro, plata, níquel, etc.
Los metales se pueden subdividir en dos
- Metales ferrosos
- Metales no ferrosos
Esta subclasificación de materiales de ingeniería se realiza en función del contenido de hierro, ya que el hierro es uno de los metales más importantes y comúnmente utilizados en cualquier obra de ingeniería. Aparte de eso, el hierro tiene propiedades magnéticas que no tienen paralelo con ningún otro metal, lo que hace que el hierro sea único en su clase.
Metales ferrosos
Los metales ferrosos son metales que tienen contenido de hierro y muestran propiedades similares a las del hierro. Estos metales tienen una fuerte afinidad con los imanes (alta permeabilidad) y, por lo tanto, estos metales se utilizan para fabricar el material central de una máquina eléctrica. El material del núcleo se utiliza para transportar el flujo del campo magnético y, por lo tanto, se prefiere un metal ferroso que sea de naturaleza ferromagnética.
Ejemplos de materiales ferrosos de ingeniería: hierro forjado, hierro fundido, acero al silicio, acero CRGO, acero de alta velocidad, etc.
Metales no ferrosos
Estos metales son de naturaleza paramagnética o diamagnética y tienen baja permeabilidad, a diferencia de su contraparte ferrosa. Estos metales tienen un contenido de hierro insignificante o nulo.
Ejemplos: Cobre, Oro, Plata, etc.
no metales
Los no metales son materiales que son de naturaleza opuesta a los metales. Estos materiales son malos conductores del calor y de la electricidad en general, son de naturaleza quebradiza, ni dúctiles ni maleables, y pueden estar presentes en estado sólido, líquido o gaseoso.
Ejemplos de materiales de ingeniería no metálicos: Carbono, Hidrógeno, Oxígeno, Selenio, Azufre, plásticos, cauchos, amianto, etc.
Todo lo que no presenta las características de un metal se puede colocar bajo los no metales. Por lo tanto, hay una larga lista de cosas que se pueden colocar debajo de los no metales. Algunas subclasificaciones más amplias de no metales son como sigue.
- Sólidos no metálicos: Estos materiales son de naturaleza sólida a temperatura ambiente, aunque no son metales. Elementos como Carbono, Selenio, Azufre, etc.. entran en esta categoría. Estos componentes se utilizan en diversas obras de ingeniería que involucran reacciones químicas o cualquier proceso biológico.
- Gases no metálicos: Los gases como el flúor (F), el oxígeno (O), el nitrógeno (N), el hidrógeno (H), etc. son gases no metálicos importantes que se utilizan en diversas aplicaciones industriales. Por ejemplo, Disyuntores de SF6 se utilizan en centrales eléctricas para evitar arcos durante el despeje de fallas debido a la propiedad del gas SF6.
- Gases nobles: Los gases nobles incluyen helio (He), neón (Ne), xenón (Xe), criptón (Kr), argón (Ar) y radón (Rn). Estos gases son de naturaleza no reactiva debido a su configuración atómica estable ya que tienen capas de electrones completas. Estos gases también se denominan gases inertes y tienen un amplio uso en aplicaciones industriales. Por ejemplo, bombillas halógenas y láseres, refinación de metales, soldadura, etc.
- Polímeros: Los polímeros son importantes materiales de ingeniería no metálicos que se utilizan en una amplia gama de aplicaciones industriales. Estos elementos son moléculas grandes de una cadena repetida de Carbono e Hidrógeno junto con otros no metales como el oxígeno y el nitrógeno. Los polímeros son de naturaleza covalente, a diferencia de los metales que son electrovalentes. Por lo tanto, los polímeros no tienen electrones libres disponibles para la conducción de electricidad. Los polímeros brindan una gran resistencia al flujo de corriente eléctrica y permiten el flujo de corriente solo más allá de un cierto alto voltaje conocido como voltaje de ruptura. Por lo tanto, polímero como Cloruro de polivinilo Se utiliza como material aislante para máquinas eléctricas. Los polímeros también son malos conductores del calor, lo que los convierte en un perfecto aislante térmico. Algunos ejemplos de polímeros son Politetrafluoroetileno (PTFE, también conocido como teflón), Baquelita (utilizada en la fabricación de interruptores eléctricos), polipropileno, poliestireno, etc.
- Gomas: Los cauchos son una categoría de polímeros que tienen mayor elasticidad. Por lo tanto, estos también se llaman elastómeros. Los cauchos se utilizan en la fabricación de neumáticos, juntas, cintas transportadoras y otros materiales en los que la elasticidad es de suma importancia.
- Materiales cerámicos: Los materiales cerámicos son materiales sólidos inorgánicos no metálicos que se utilizan en una variedad de aplicaciones industriales. Estos materiales están hechos de compuestos metálicos y no metálicos. La cerámica generalmente se forma mezclando arcilla, tierra, óxidos, carburos y silicatos. La arcilla es una materia común en todos los materiales cerámicos. Los materiales cerámicos son conocidos por su dureza y resistencia a la corrosión. Algunos materiales cerámicos comúnmente producidos son vidrio, porcelana, bujías, herramientas de corte, recubrimientos resistentes al desgaste, etc.
- Otros materiales: Hay otros materiales de ingeniería como madera, grafito, cuero, materiales textiles, petróleo, etc. que son de naturaleza no metálica. El grafito es el único no metal que es un buen conductor de electricidad porque el grafito tiene electrones deslocalizados, lo que significa que tiene electrones libres en los átomos de carbono.
metaloides
Los metaloides son materiales que exhiben las características tanto de los metales como de los no metales. En algunos lugares, los metaloides se consideran dentro del ámbito de los no metales, ya que no muestran completamente las características metálicas. Los metaloides son semiconductores. lo que significa que estos materiales tienen conductividad eléctrica entre los metales y los no metales. Los materiales semiconductores se utilizan para fabricar transistores, diodos, triodos y chips electrónicos.
Los materiales semiconductores se utilizan para fabricar dispositivos de conmutación de alta frecuencia que pueden iniciar o detener la conducción de señales eléctricas en una pequeña fracción de tiempo que no es posible mecánicamente. Los ejemplos típicos de metaloides incluyen silicio, germanio, arsénico, antimonio, boro, etc. El silicio y el germanio se utilizan mucho en la fabricación de dispositivos de conmutación de semiconductores.
Esto es todo acerca de la clasificación de los materiales de Ingeniería.
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